探討航空導航設備發現現狀與趨勢

董巍

【摘 要】飛機遠程航行需要航空導航設備。航空導航隨著科技的發展得到了很大的技術提升。但是其設備中仍有許多需要改善的地方。筆者在本文將就設備的優、缺點進行分析并提出相應改進意見。

【關鍵詞】航空導航；導航設備；導航技術

隨著科技的發展，航空技術得到了很大的提高，同時航空導航設備的技術也越來越先進。通過研究航空導航技術可以幫助航空領域發展。本文將就航空導航技術的優、缺點進行分析，并提出相應的改進意見。

一、地標導航

很多導航設備都有易受干擾的問題，受到干擾后導航將不能正常使用或由于受到欺騙性的干擾飛到敵防空區等。地標導航能很好地幫助避免著各種問題，因為不受干擾，通過識別地標可完成任務是地標導航的特點。地標導航的缺點則是在因海上飛行時的地標稀少且能見度低使其對于飛行員的導航技術考驗大。因此提高飛行員對地標導航的應用能力具有重要意義。第一，飛行員能盡可能的利用海上的地標。盡管海上的地標不多，但飛行員可將島嶼當成基本點。第二，飛行員需熟悉飛行區域的地標。利用領航時鐘、磁羅盤、空速表等傳統儀表推測飛行區域的地標，通過熟悉這些地標，在電子設備受到干擾時飛行員可利用所掌握的地標順利出航和返航。第三，利用雷達搜索地標。飛行過程中遇見能見度不好等情況可開雷達明確地標位置。雷達打開時間不宜太長，不然易受干擾。地標導航雖然比較原始，掌握困難，但依舊在作戰飛機受到敵方干擾時能夠起到作用。

二、無線電羅盤導航

無線電羅盤導航的原理是飛機上的設備與地面導航電臺之間建立了方位關系，通過與多個地面建立的方位練習來進行定位導航。無線電羅盤導航為復雜氣象、夜間條件下的基本導航方法。無線電羅盤的工作頻率為150-1749.5kHz，有地面導航電臺分布廣、工作距離短的特點，因此要對它進行干擾的難度較大。誤差大、有海岸、山地、夜間效應是無線電羅盤的缺點。

三、塔康導航

塔康導航能夠確定飛機位置、完成起飛著陸的導航工作，這一作用是通過建立飛機與地面塔康臺之間的方位和距離關系，在跑道延長線上建立飛機和跑道之間的偏差角關系來完成的。塔康導航的工作頻率與無線電羅盤不同，因此當無線電羅盤受到侵擾時可以啟用塔康導航。

塔康導航在我國發展較晚，因此可通過下述幾個方向來完善塔康導航系統：首先，組建近距離導航系統。塔康雖然能夠進行導航的基礎工作，但飛行人員仍需計算導航的數據如飛行航向、未飛時、未飛距等。導航數據的計算需要飛行人員經過嚴格的培訓來完成。通過裝置導航計算機和綜合顯示器，導航數據可經計算機算出結果后顯示于顯示器上。一方面，減輕了飛行員的工作量，另一方面，這樣的近程塔康導航系統能夠在其他導航系統受干擾時完成任務。其次添加地面塔康臺數量。當前的地面塔康臺較少，因此應增加塔康臺數。由于塔康的導航距離可達幾百公里，因此幾十臺的地面塔康臺即可覆蓋大片的區域。再者，塔康與航母的聯系。航母內置塔康臺，通過取得飛機與航母之間的數據聯系，飛行員取得飛行計算機通過對航母位置等的計算得到的導航數據可完成工作。最后，鞏固塔康導航的方法訓練。當前，塔康的機制是通過方位和距離來得出飛機位置。通過這個飛機位置算出飛機航跡方向和偏航角以得出新的應飛航向。同時，通過這個飛機位置可算出飛機地速以得出目的地的預達時刻。而且通過地速和航跡角以及飛行方向、空速可以利用領航計算尺計算出空中風，空中風可用來推算下一段的導航任務。另外，在進行空域的飛行時，通過方位與距離控制空域的邊界，保證飛機在空域內飛行。塔康在飛機的起飛與著陸時判斷飛機是否位置偏差以正確的進行飛行。

四、慣性導航

慣性導航能夠給出最全的數據，慣性導航還可以提供除了必要的導航數據外的姿態信號，慣性導航的數據精度高，誤差可控制于小于1°。使用慣性導航的飛機能夠精確地進行航行，在方向、距離上精確度高。慣性導航也是火控系統的一部分，為三代戰機不可或缺的導航設備。同時，慣性導航作為自備式導航系統有著不受干擾的優點，這是它最為突出的優點。慣性導航的缺點為積累誤差，這是它最大的缺點。積累誤差體現為飛行時間越長，積累誤差越大。當與GPS組合時誤差可小于300米，但若GPS受到干擾則會增加航行的危險。因為衛星導航技術可在一定地區、一定時間內實施干擾或關閉，因此衛星導航在特定的時候受干擾是一定的，這樣可導致使用時候就開放，在不使用的時候就干擾或關閉，形成飛機飛行不到目標上空或飛行至不利于飛行區的結果。所以，純慣導飛行有時需要被使用，而慣導飛行最核心的問題是導航的飄移，然而海上飛行的過程發現的地標少，因此飄移難以被發覺。查看慣導飄移的方法有四種。第一，通過對有限地標的利用。制定航線時使航線經過島嶼，這樣可以更大可能利用到地標的作用。第二，互通預警機、軍艦等的數據，將慣導的數據與其他設備的數據相比較，通過發現兩者是否存在偏差來分析慣導是否飄移。第三，通過心算推測發現飄移。通過推測領航的方法可推算飛機的位置等，當此數據與慣導的數據相差較大時，需要注意是否存在飄移。第四，在海上飛行的過程中使用塔康臺。當飛機在航母附近飛行時，可以借助塔康系統的計算來測飛機的位置。如果這個位置與慣導系統的數據不同，需要注意慣導是否發生飄移。總的來說，通過飛機和其他設備聯系得出的數據與慣導的數據進行比對，來推測慣導是否發生了偏移。

五、衛星導航

衛星系統的優點是實時定位、無積累誤差、定位廣、導航精度高。衛星在各個國家都備受重視。在中國、美國、歐盟、俄羅斯，衛星的導航系統已經形成。從各國衛星的發展狀況來看，美國的發展最好，其衛星可供全球范圍使用，而中國的衛星系統剛剛建成，飛機上還未配有接收機。因此，當前的飛機衛星系統對美國的GPS依賴性大。GPS能夠對慣導有著較大的修正作用，這種精確度高的修正作用尚未找到別的系統來代替。因此衛星導航的缺點有以下幾點。第一點，衛星導航易受別的國家控制。當局部地區的衛星信號被有的國家關閉時將對使用自動導航系統的飛行員產生較大影響。第二點，欺騙性干擾的影響。欺騙性干擾將影響飛機抵達錯誤的目的地。第三點，第三方干擾的影響。因為衛星的軌道位于兩萬公里的高度，因此衛星的信號通常較弱、易受到干擾。通過國家建立和完善北斗，以及俄羅斯、歐盟衛星導航系統的發展，中國的衛星導航系統應該達到下面幾個方面的發展。第一，幾個衛星系統單獨工作。為了分析各系統的工作情況、增加導航系統的可靠性，可讓美國、俄羅斯、中國、歐盟的衛星單獨工作，當每個數據單獨的顯示出來時，有問題的衛星通常是那個數據與其他幾個衛星無偏差的。由于每個系統的工作頻率不同，干擾不能同時對幾家系統進行，因此欺騙性干擾的發生是很難的。由于干擾需要對所有衛星系統施加，因此增加了干擾的難度。衛星干擾需要干擾源，北斗的正常運轉應該需要有抗干擾能力。第二，創建智能評估平臺。讓每個衛星系統單獨工作，給與它們之間的位置矢量差值，使工作人員能更方便的判斷每個系統的工作質量。第三，對地面衛星導航系統建設的加強。地面衛星系統的分析能夠有效地得出衛星的工作狀態供飛行人員參考。如果衛星系統工作狀況良好，則可利用該衛星對慣導進行修正。若該衛星工作狀態不良好，則切斷該衛星與慣導的聯系。

六、結束語

通過本文對航空導航設備的發現現狀與趨勢的探討，可以發現當前的導航設備很多，因此飛行員可結合多種導航設備進行綜合運用，掌握多種導航系統的使用。

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